DE102011051531A1

DE102011051531A1 - Steering system for commercial vehicle, has steering gear and electric drive motor for generating driving torque and servo gear to step down driving torque

Info

Publication number: DE102011051531A1
Application number: DE201110051531
Authority: DE
Inventors: Jürgen Hörsch; Alexander Vahning
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-01-10

Abstract

The steering system has a steering gear (203) and an electric drive motor (207) for generating a driving torque and a servo gear (208) to step down the driving torque. A transmission ratio, formed from the quotient of a steering wheel shaft angle and a drive shaft angle over the steering wheel shaft angle varies between 5 and 30, particularly between 10 and 25. The steering gear is formed from a hypoid gear and a pinion gear.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für einen Nutzkraftwagen, mit einem Lenkgetriebe, wobei das Lenksystem einen elektrischen Antriebsmotor zum Erzeugen eines Antriebsmoments und ein das Antriebsmoment untersetzendes Servogetriebe aufweist. The present invention relates to a steering system for a commercial vehicle, comprising a steering gear, wherein the steering system comprises an electric drive motor for generating a drive torque and a drive gear reducing the transmission gear.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

Im Stand der Technik sind Lenksysteme mit hydraulischer Lenkunterstützung für schwere Nutfahrzeuge (über 6 Tonnen) bekannt. Diese weisen in der Regel ein Lenkgetriebe auf, in welches ein Hydraulikzylinder integriert ist. Hydraulikzylinder zeichnen sich durch eine verhältnismäßig hohe Kraftdichte aus. Trotzdem kann der Hydraulikzylinder bei einem Ausfall der Lenkunterstützung nahezu kraftlos mitbewegt werden, so dass die Lenkbarkeit weiterhin gewährleistet ist. Bei einer elektrischen Lenkunterstützung muss ein vom Antriebsmotor erzeugtes Drehmoment in dem Servogetriebe untersetzt werden, da elektrische Antriebsmotoren eine geringere Kraftdichte aufweisen als Hydraulikzylinder. Bei einem Ausfall der Lenkunterstützung muss der Fahrer nicht nur die Räder bewegen, sondern auch das Servogetriebe und den Antriebsmotor. Mit steigendem Lenkwinkel steigt auch ein hierfür notwendiges Lenkmoment. Daher wird das Übersetzungsverhältnis bei elektrisch unterstützten Lenksystemen so gewählt, dass bei jedem Lenkwinkel die Lenkbarkeit gewährleistet ist und das Servogetriebe und der Antriebsmotor mitbewegt werden können. Dies führt häufig dazu, dass die Übersetzung in einem weiten Lenkwinkelbereich viel höher ist als notwendig. Steering systems with hydraulic steering assistance for heavy utility vehicles (over 6 tons) are known in the prior art. These generally have a steering gear, in which a hydraulic cylinder is integrated. Hydraulic cylinders are characterized by a relatively high power density. Nevertheless, the hydraulic cylinder can be moved almost powerless in case of failure of the steering assistance, so that the steerability is still guaranteed. In the case of electrical steering assistance, a torque generated by the drive motor must be reduced in the servo transmission since electric drive motors have a lower power density than hydraulic cylinders. In case of failure of the steering assistance, the driver not only has to move the wheels, but also the servo gear and the drive motor. As the steering angle increases, a steering torque necessary for this also increases. Therefore, the gear ratio is selected in electrically assisted steering systems so that the steerability is guaranteed at each steering angle and the servo gear and the drive motor can be moved. This often results in the ratio being much higher than necessary over a wide range of steering angles.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Es kann als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden, ein komfortableres Lenksystem für einen schweren Nutzkraftwagen mit elektrischer Lenkunterstützung vorzusehen, welches bei einem Ausfall der Lenkunterstützung gut lenkbar bleibt. It can be regarded as an object of the invention to provide a more comfortable steering system for a heavy commercial vehicle with electric steering assistance, which remains well steerable in case of failure of the steering assistance.

Diese Aufgabe kann mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche, die technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich und zeigt weitere vorteilhafte Ausgestaltungen auf. This object can be achieved with the features of the main claim. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims, which can be combined with one another in a technologically meaningful manner, as a result of which advantageous effects can also be achieved that go beyond the sum of the individual effects. The description, in particular in connection with the figures, additionally characterizes and specifies the invention and shows further advantageous embodiments.

Vorgesehen ist demnach ein Lenksystem für einen Nutzkraftwagen, mit einem Lenkgetriebe, wobei das Lenksystem einen elektrischen Antriebsmotor zum Erzeugen eines Antriebsmoments und ein das Antriebsmoment untersetzendes Servogetriebe aufweist, wobei ein Übersetzungsverhältnis, gebildet aus dem Quotienten eines Lenkradwellenwinkels und einem Abtriebswellenwinkel über dem Lenkradwellenwinkel zwischen 5 und 30, insbesondere zwischen 10 und 25 variiert. Accordingly, there is provided a steering system for a commercial vehicle having a steering gear, the steering system comprising an electric drive motor for generating a drive torque and a drive torque reducing servo gear, wherein a gear ratio formed from the quotient of a steering wheel shaft angle and a output shaft angle above the steering wheel shaft angle between 5 and 30, in particular between 10 and 25 varies.

Dieses Lenksystem eignet sich insbesondere für schwere Nutzkraftwagen mit einem Leergewicht von über 6 Tonnen. Der Lenkradwellenwinkel entspricht dabei dem Winkel einer Antriebswelle an einem Eingang des Lenkgetriebes. Die Antriebswelle kann mit einem Lenkrad bzw. einer Lenkradwelle verdrehfest verbunden sein. Der Abtriebswellenwinkel ist der Winkel an einem Ausgang des Lenkgetriebes. Die Abtriebswelle ist mit einer Wirkeinrichtung verbunden, welche letztendlich die Lenkbewegung auf die Räder überträgt. Die Abtriebswelle kann dabei zunächst auf einen Lenkhebel wirken, welcher rotatorisch bewegt wird. Das Verhältnis zwischen dem Lenkradwinkel und der Abtriebswelle kann durch die Wahl eines Lenkgetriebes beeinflusst werden, das weitere Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel an den Rädern und dem Abtriebswellenwinkel hängt von der Wirkeinrichtung ab, welche aus mindestens einer zu den Rädern führenden Spurstange und einem an den Rädern angeordneten Hebelarm gebildet sein kann. This steering system is particularly suitable for heavy commercial vehicles with a curb weight of over 6 tons. The steering wheel shaft angle corresponds to the angle of a drive shaft at an input of the steering gear. The drive shaft may be rotationally connected to a steering wheel or a steering wheel shaft. The output shaft angle is the angle at an output of the steering gear. The output shaft is connected to an active device, which ultimately transmits the steering movement to the wheels. The output shaft can initially act on a steering lever, which is rotationally moved. The relationship between the steering wheel angle and the output shaft can be influenced by the choice of a steering gear, the further relationship between the steering angle at the wheels and the output shaft angle depends on the active device, which consists of at least one leading to the wheels tie rod and one on the wheels Lever can be formed.

Mit einem Lenkgetriebe, welches ein variables Übersetzungsverhältnis aufweist, kann ein komfortableres Lenksystem aufgebaut werden, mit welchem dennoch bei Ausfall der elektrischen Unterstützung durch den Antriebsmotor in Lenkwinkelbereichen mit hohen Lenkmomenten die Kräfte mit Muskelkraft aufgebracht werden können. Fahrerassistenzsysteme wie zum Beispiel Parkierhilfen und Spurhalteassistenten können bei einer elektrischen Lenkunterstützung leichter und vor allem ohne zusätzliche mechanische Komponenten realisiert werden als bei hydraulischer Lenkunterstützung, da bei letzterem zusätzliche Aktoren und dergleichen vorzusehen sind. With a steering gear having a variable gear ratio, a more comfortable steering system can be constructed, with which, however, in case of failure of the electrical support by the drive motor in steering angle areas with high steering torque forces can be applied with muscle power. Driver assistance systems such as parking aids and lane departure warning assistants can be implemented more easily and above all without additional mechanical components in the case of electric steering assistance than in the case of hydraulic steering assistance, since additional actuators and the like are to be provided in the latter case.

Als erste Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, das Lenkgetriebe aus einem Hypoidgetriebe zu bilden. Hypoidgetriebe sind nicht selbsthemmend und können mit veränderlichen Übersetzungsverhältnissen ausgeführt werden. Weiterhin kann dadurch die Lenkradwelle versetzt zu der Abtriebswelle angeordnet werden, wodurch sich zusätzliche konstruktive Vorteile ergeben, da die Lage der Achsen der An- und Abtriebswellen zueinander nicht starr vorgegeben ist. As a first embodiment of the invention, it is proposed to form the steering gear from a hypoid gear. Hypoid gears are not self-locking and can be designed with variable gear ratios. Furthermore, thereby the steering wheel shaft can be arranged offset to the output shaft, resulting in additional structural advantages, since the position of the axes of the input and output shafts is not rigidly predetermined to each other.

Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, das Lenkgetriebe aus einem Kegelradgetriebe zu bilden. Kegelradgetriebe sind ebenfalls nicht selbsthemmend. Darüber hinaus sind Kegelradgetriebe einfach zu fertigen und dementsprechend kostengünstig. As a second embodiment of the invention, it is proposed that the steering gear from a To form bevel gear. Bevel gear units are also not self-locking. In addition, bevel gear are easy to manufacture and therefore inexpensive.

Als dritte Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, das Lenkgetriebe aus einem Kugelgewindebetrieb und einer Segmentwellenverzahnung zu bilden. Ein so aufgebautes Lenkgetriebe kann aus einer mit der Lenkradwelle verdrehfest verbundenen Spindel und einer Mutter gebildet sein, wobei zwischen der Mutter und der Spindel ein Kugelumlaufgetriebe angeordnet sein kann, so dass eine Verdrehung der Spindel eine Verschiebung der Mutter bewirkt. An der Mutter kann außen eine Verzahnung angeordnet sein, welche bei einer transversalen Verschiebung mit einer zumindest teilweise verzahnten Abtriebswelle (Segmentwelle) zusammenwirkt und diese dreht. As a third embodiment of the invention, it is proposed to form the steering gear from a ball screw operation and a segment shaft toothing. A steering gear constructed in this way can be formed from a spindle rotatably connected to the steering wheel shaft and a nut, wherein a recirculating ball mechanism can be arranged between the nut and the spindle such that a rotation of the spindle causes a displacement of the nut. On the outside of a toothing can be arranged on the mother, which cooperates in a transverse displacement with an at least partially toothed output shaft (segment shaft) and this rotates.

Bei dieser Ausführungsform kann das variable Übersetzungsverhältnis an der Verzahnung der Mutter bzw. der Segmentwelle implementiert sein. Bei mindestens einem Verzahnungspartner (Segmentwelle oder Mutter) kann dabei zum Erreichen einer variablen Übersetzung eine Zahnbreite abschnittsweise unterschiedlich ausgestaltet sein. Breitere Zähne eines ersten Verzahnungspartners bewirken ein langsameres Abrollen des zweiten Verzahnungspartners, so dass ein variables Übersetzungsverhältnis gebildet ist. In this embodiment, the variable gear ratio can be implemented on the toothing of the nut or the segment shaft. In the case of at least one toothing partner (segment shaft or nut), in order to achieve a variable ratio, a tooth width may be configured differently in sections. Wider teeth of a first toothing partner cause a slower rolling of the second toothing partner, so that a variable gear ratio is formed.

Generell kann ein Verzahnungspartner konstant und der andere variabel verzahnt sein. Bei einem Hypoidgetriebe und einem Kegelradgetriebe, beide gebildet aus einem Antriebsrad und einem Tellerrad, kann die variable Verzahnung bevorzugt an dem Tellerrad vorgesehen sein. Bei einer Segmentwellenverzahnung kann die variable Verzahnung an der Mutter oder an der Segmentwelle angeordnet sein. In general, one gear partner can be constant and the other can be variably geared. In a hypoid gear and a bevel gear, both formed of a drive wheel and a ring gear, the variable toothing may preferably be provided on the ring gear. In the case of segment shaft toothing, the variable toothing can be arranged on the nut or on the segment shaft.

Die geometrischen Verzahnungsgrößen Normal- Eingriffswinkel, Modul und Schrägungswinkel können dabei gleichzeitig variieren. Dadurch kann eine Verzahnung mit einer geringen Reibung und entsprechend hoher Lebensdauer realisiert werden. The geometric gearing sizes normal pressure angle, modulus and helix angle can vary simultaneously. As a result, a toothing with a low friction and a correspondingly long service life can be realized.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Übersetzungsverhältnis in einem Mittenbereich höher als in einem Außenbereich. Mit einem Mittenbereich ist ein Lenkwinkelbereich in der Nähe einer Geradeausstellung der Räder gemeint. Mit den Außenbereichen sind die beiden Bereiche gemeint, in denen die Radlenkwinkel zu beiden Seiten maximal werden, also die Bereiche vollen Lenkeinschlags. Durch eine entsprechende Auslegung müssen beim Parkieren weniger Umdrehungen des Lenkrads eingeleitet werden, so dass die Außenbereiche schnell erreicht werden können. According to one embodiment of the invention, the gear ratio is higher in a central area than in an outdoor area. By a center region is meant a steering angle range near a straight ahead position of the wheels. With the outdoor areas are meant the two areas in which the wheel steering angle on both sides are maximum, so the areas full steering angle. With an appropriate design, fewer revolutions of the steering wheel must be initiated when parking, so that the outdoor areas can be reached quickly.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Übersetzungsverhältnis in einem Mittenbereich geringer als in einem Außenbereich. Indem das Übersetzungsverhältnis im Lenkgetriebe variiert, kann die Lenkung so ausgelegt werden, dass in kleinen Winkelbereichen um eine Nulllage verhältnismäßig geringe Lenkradwinkel erforderlich sind und in den Außenbereichen bei hohen Lenkwinkeln entsprechend große Lenkradwinkel. Dadurch bleibt der Nutzkraftwagen bei einem Ausfall der elektrischen Lenkunterstützung sowohl bei der Fahrt, bei der eher geringe Lenkwinkel erforderlich sind, mit leichten Lenkradeinschlägen gut fahrbar und bei den höheren Lenkwinkeln, welche beim Parkieren und Rangieren erforderlich werden, können die steigenden Lenkkräfte durch eine steigende Übersetzung aber auch noch aufgebracht werden. According to another exemplary embodiment of the invention, the gear ratio is lower in a central area than in an outdoor area. By varying the transmission ratio in the steering gear, the steering can be designed so that relatively small steering wheel angles are required in small angular ranges about a zero position and correspondingly large steering wheel angles in the outer regions at high steering angles. As a result, the utility vehicle remains in case of failure of the electric power steering both in the drive, in which rather small steering angle are required, with easy Lenkradeinschlägen good mobile and at the higher steering angles, which are required when parking and maneuvering, the rising steering forces by increasing translation but also be applied.

Vorzugsweise wird das Übersetzungsverhältnis beeinflusst, indem die Zahnbreite zumindest eines Verzahnungspartners über seinen Umfang variiert. Dabei können sich auch die geometrischen Verzahnungsgrößen Normal- Eingriffswinkel, Modul und Schrägungswinkel entsprechend ändern. Preferably, the transmission ratio is influenced by the tooth width of at least one toothing partner varies over its circumference. In this case, the geometric gearing sizes normal pressure angle, modulus and helix angle can change accordingly.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen Further details and advantages of the invention will become apparent from the embodiments illustrated in the drawings. Show it

1 eine schematische Darstellung einer Lenkung eines Nutzkraftwagens, mit einem Lenkgetriebe, welches als Ausgang eine Abtriebswelle und einen verdrehfest damit verbundenen Lenkhebel aufweist, wobei der Lenkhebelarm die Lenkbewegung auf ein Lenkgestänge überträgt und wobei das Lenkgestänge mit den Rädern gekoppelt ist, 1 a schematic representation of a steering of a commercial vehicle, with a steering gear, which has as output an output shaft and a rotationally connected thereto steering lever, wherein the Lenkhebelarm transmits the steering movement to a steering linkage and wherein the steering linkage is coupled to the wheels,

2 eine schematische Darstellung eines Lenksystems für einen Nutzkraftwagen mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem Servogetriebe und einem Lenkgetriebe, wobei in dem Lenkgetriebe ein Einkoppelungspunkt zur Einleitung eines unterstützenden Antriebsmoments vom Antriebsmotor bzw. von dem Servogetriebe vorgesehen ist, 2 a schematic representation of a steering system for a commercial vehicle with an electric drive motor, a power transmission and a steering gear, wherein in the steering gear, a coupling point for initiating a supporting drive torque from the drive motor or from the servo transmission is provided

3 eine schematische Darstellung eines Lenksystems mit einem Kegelradgetriebe als Lenkgetriebe, wobei ein Antriebsritzel mit der Lenkradwelle und ein Tellerrad mit der Abtriebswelle verbunden ist, und 3 a schematic representation of a steering system with a bevel gear as a steering gear, wherein a drive pinion with the steering wheel shaft and a ring gear is connected to the output shaft, and

4 eine schematische Darstellung eines Lenksystems mit einem Hypoidgetriebe als Lenkgetriebe, wobei ein Antriebsritzel mit der Lenkradwelle und ein Tellerrad mit der Abtriebswelle verbunden ist. 4 a schematic representation of a steering system with a hypoid gear as a steering gear, wherein a drive pinion with the steering wheel shaft and a ring gear is connected to the output shaft.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER DETAILED DESCRIPTION EXAMPLE

AUSFÜHRUNGSFORMEN EMBODIMENTS

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Lenkung für einen schweren Nutzkraftwagen mit zwei lenkbaren Rädern 101, einmal in einer Geradeausstellung (durchgezogene Linien) und einmal mit nach links eingeschlagenen Rädern 101 (gestrichelt). Die Räder 101 sind über eine Wirkeinrichtung 102 an ein Lenkgetriebe 103 gekoppelt. Die Wirkeinrichtung umfasst dabei einen Lenkhebelarm 103, Spurstangen 106 sowie Achshebelarme 107. Das Lenkgetriebe 103 weist eine elektrische Lenkunterstützung auf, wie sie die 2 bis 4 zeigen. Das Lenkgetriebe 103 weist als Ausgang eine Abtriebswelle 104 auf, welche verdrehfest mit dem Lenkhebelarm 105 verbunden ist. Der Lenkhebelarm 105 ist endseitig mit Spurstangen 106 verbunden, welche einen Abtriebswellenwinkel δA der Abtriebswelle 104 in einen Lenkwinkel δR an den Rädern übertragen. Der Lenkwinkel δR des linken Rades 101 kann sich dabei abhängig von der Wirkeinrichtung von dem Lenkwinkel δR des rechten Rades 101 unterscheiden, um Kurvenfahrten zu erleichtern. Man erkennt, dass das Verhältnis zwischen den Lenkwinkeln δR an den Rädern 101 und dem Abtriebswellenwinkel δA über den gesamten Lenkwinkelbereich nicht konstant ist, da sich mit dem Abtriebswellenwinkel δA auch die Winkel zwischen dem Lenkhebelarm 105 und den Spurstangen 106 und zwischen den Spurstangen 106 und den Achshebelarmen 107 ändern. Man erkennt ferner, dass zu großen Abtriebswellenwinkeln δA hin die transversale Verschiebung der Spurstangen 106 immer geringer wird, bis sie bei ca. 90° (zu beiden Seiten) zu Null wird. Daher reicht ein Winkelbereich von weniger als 180° (bzw. weniger als +/–90°) aus, um den Nutzkraftwagen zu lenken. 1 shows a schematic representation of a steering for a heavy commercial vehicle with two steerable wheels 101 , once in a straight-ahead position (solid lines) and once with wheels turned to the left 101 (Dashed). The wheels 101 are about an effecting device 102 to a steering gear 103 coupled. The active device comprises a steering arm 103 , Tie rods 106 as well as axle lever arms 107 , The steering gear 103 has an electric power steering, as the 2 to 4 demonstrate. The steering gear 103 has as output an output shaft 104 on which rotationally fixed with the Lenkhebelarm 105 connected is. The steering arm 105 is end with tie rods 106 connected, which has a output shaft angle δA the output shaft 104 in a steering angle δR transmitted to the wheels. The steering angle δR of the left wheel 101 can depend on the active device of the steering angle δR of the right wheel 101 differ to facilitate cornering. It can be seen that the ratio between the steering angles δR at the wheels 101 and the output shaft angle δA is not constant over the entire steering angle range, since with the output shaft angle δA and the angle between the Lenkhebelarm 105 and the tie rods 106 and between the tie rods 106 and the axle lever arms 107 to change. It can also be seen that at large output shaft angles δA out the transverse displacement of the tie rods 106 becomes ever smaller until it becomes zero at about 90 ° (on both sides). Therefore, an angular range of less than 180 ° (or less than +/- 90 °) is sufficient to steer the utility vehicle.

2 zeigt schematisch ein Lenksystem zum Drehen der Abtriebswelle 204 (Entspricht der Antriebswelle 104 in 1) mit einem elektrischen Antriebsmotor 207, welcher dazu ausgestaltet ist, ein unterstützendes Antriebsmoment auf ein Servogetriebe 208 einzuleiten. Das Servogetriebe 208 verstärkt das Antriebsmoment und leitet es an einen Kopplungspunkt 209 in das Lenksystem ein. Die Einleitung des unterstützenden Antriebsmoments kann unmittelbar in einem Lenkgetriebe 210 oder davor oder dahinter erfolgen. Der Fahrer leitet das Lenkmoment über ein Lenkrad 211 in das Lenksystem ein. Das Lenkrad 211 ist verdrehfest mit einer Lenkradwelle 212 verbunden. Eine Verdrehung des Lenkrads 211 bzw. der Lenkradwelle 212 bewirkt ein Verdrehen einer Abtriebswelle 204. Ein Übersetzungsverhältnis i, gebildet aus dem Quotienten des Lenkradwinkel δL und dem Abtriebswellenwinkel δA der Abtriebswelle 204 variiert über dem Abtriebswellenwinkel δA. Das Lenkgetriebe 210 kann aus einem Kugelgewindetrieb und einer Segmentwellenverzahnung gebildet sein. 2 schematically shows a steering system for rotating the output shaft 204 (Corresponds to the drive shaft 104 in 1 ) with an electric drive motor 207 , which is designed to support a drive torque on a servo gearbox 208 initiate. The servo gear 208 amplifies the drive torque and directs it to a coupling point 209 into the steering system. The introduction of the assistive drive torque can be directly in a steering gear 210 or before or after it. The driver directs the steering torque via a steering wheel 211 into the steering system. The steering wheel 211 is non-rotating with a steering wheel shaft 212 connected. A twist of the steering wheel 211 or the steering wheel shaft 212 causes a rotation of an output shaft 204 , A transmission ratio i, formed from the quotient of the steering wheel angle δL and the output shaft angle δA of the output shaft 204 varies over the output shaft angle δA. The steering gear 210 can be formed of a ball screw and a segment shaft toothing.

3 zeigt schematisch ein Lenksystem für einen Nutzkraftwagen mir einem Lenkgetriebe 303. Das Lenkgetriebe 303 ist dabei aus einem Antriebsritzel 313 und einem Tellerrad 314 gebildet. Das Antriebsritzel 313 ist verdrehfest mit einer Lenkradwelle 312 und das Tellerrad 314 verdrehfest mit einer Abtriebswelle 304 verbunden. 3 schematically shows a steering system for a commercial vehicle with a steering gear 303 , The steering gear 303 is from a drive pinion 313 and a crown wheel 314 educated. The drive pinion 313 is non-rotating with a steering wheel shaft 312 and the crown wheel 314 rotationally fixed with an output shaft 304 connected.

Das Antriebsritzel 313 und das Tellerrad 314 sind dabei nach Art einer Kegelradverzahnung aufgebaut. Die Kegelradverzahnung ermöglicht bei einem verhältnismäßig engen Bauvolumen ein hohes Übersetzungsverhältnis i. Das Übersetzungsverhältnis i hängt von den im Eingriff befindlichen Zähnen 315 auf dem Antriebsritzel 313 und dem Tellerrad 314 ab. Durch die Gestaltung der Zahnbreite b kann auch ein winkelabhängiges Übersetzungsverhältnis i bereitgestellt werden. Vorliegend ist dabei die Zahnbreite b am Tellerrad 314 variabel gestaltet. Abhängig von dem Abtriebswellenwinkel δA ändert sich daher beim Lenken das Übersetzungsverhältnis i zwischen dem Lenkradwinkel δL und dem Abtriebwellenwinkel δA. The drive pinion 313 and the crown wheel 314 are constructed in the manner of a bevel gear. The bevel gear allows for a relatively small volume of construction a high gear ratio i. The gear ratio i depends on the meshing teeth 315 on the drive pinion 313 and the ring gear 314 from. Due to the design of the tooth width b, an angle-dependent transmission ratio i can also be provided. In the present case, the tooth width b is on the ring gear 314 variably designed. Therefore, depending on the output shaft angle δA, the gear ratio i changes between the steering wheel angle δL and the output shaft angle δA when steering.

4 zeigt ebenfalls in einer schematischen Darstellung ein Lenkgetriebe 403, welches als Hypoidgetriebe ausgestaltet ist. Das Hypoidgetriebe weist ebenfalls ein Antriebsritzel 413 und ein Tellerrad 414 auf, wobei das Antriebsritzel 413 bezüglich der Drehachse des Tellerrades 414 nach vorne aus der Bildebene hinaus versetzt angeordnet ist. 4 also shows a schematic representation of a steering gear 403 , which is designed as Hypoidgetriebe. The hypoid gear also has a drive pinion 413 and a crown wheel 414 on, with the drive pinion 413 with respect to the axis of rotation of the ring gear 414 is arranged offset from the front of the image plane.

Das Übersetzungsverhältnis i kann dabei in einem Mittenbereich um einen Lenkwinkel von Null (Geradeausfahrt) niedriger sein als in einem Außenbereich (voll eingeschlagene Räder). Insbesondere kann das Übersetzungsverhältnis i zwischen 5 und 30, insbesondere zwischen 10 und 25 variieren. Dadurch erhält man für die Geradeausfahrt ein „direkteres“ Lenkgefühl, gewährleistet jedoch auch die Lenkbarkeit bei einem Ausfall des elektrischen Antriebsmotors bzw. dessen Steuerung. The transmission ratio i can be lower in a middle range around a steering angle of zero (straight ahead) than in an outside area (fully turned wheels). In particular, the transmission ratio i can vary between 5 and 30, in particular between 10 and 25. This gives you a "direct" steering feel for straight ahead, but also ensures the steerability in case of failure of the electric drive motor or its control.

Die in den Figuren dargestellten Verzahnungspartner der Lenkgetriebe können in einem Urformprozess, beispielsweise durch Sintern hergestellt werden. Dadurch kann eine beliebige Geometrie der Verzahnungen verwirklicht werden, so dass geometrische Verzahnungsgrößen, wie zum Beispiel ein Normal- Eingriffswinkel, ein Modul und ein Schrägungswinkel an die sich verändernde Zahnbreite b angepasst werden können, um ein reibungs- und geräuscharmes Abrollen der Verzahnungspartner zu gewährleisten. The gearing partners of the steering gear shown in the figures can be produced in a prototyping process, for example by sintering. As a result, any geometry of the teeth can be realized, so that geometric tooth sizes, such as a normal pressure angle, a module and a helix angle to the changing tooth width b can be adjusted to ensure a smooth and quiet rolling of the toothed partners.

Weiterhin können die dargestellten Verzahnungspartner auch durch Taumeln hergestellt werden. Der zu fertigende Verzahnungspartner wird dabei zunächst fixiert. Anschließend wird es mit einem oder mehreren drehenden Gesenken nacheinander kalt umgeformt. Ein oberes, die Verzahnung herstellendes Gesenk ist zu seiner Drehachse um einen bestimmten Winkel schräg gestellt. Dadurch ergibt sich eine Walzbewegung, unter der das Metall des Werkstücks in seine neue Form fließen kann. Dadurch erhält man eine verhältnismäßig harte und somit verschleißbeständige Oberfläche an den Verzahnungspartnern. Die oberen Gesenke können so ausgestaltet sein, dass sie die variable Übersetzung in den Verzahnungspartner einprägen. Furthermore, the illustrated gear partners can also be produced by tumbling. The toothing partner to be manufactured is first fixed. It is then cold formed one after the other with one or more rotating dies. An upper, the toothing producing die is inclined to its axis of rotation by a certain angle. This results in a rolling movement under which the metal of the workpiece can flow into its new shape. This gives a relatively hard and thus wear-resistant surface on the teeth partners. The upper dies can be designed so that they memorize the variable ratio in the Verzahnungspartner.

Weiterhin kann einer der Verzahnungspartner oder alle Verzahnungspartner durch Fräsen und/oder Schleifen hergestellt werden. Dadurch kann selbstverständlich ebenfalls ein variables Übersetzungsverhältnis eingefräst oder eingeschliffen werden. Furthermore, one of the toothing partners or all toothing partners can be produced by milling and / or grinding. As a result, of course, also a variable transmission ratio can be milled or ground.

Kombinationen aus den beschriebenen Fertigungsverfahren Urformen, Taumeln und Fräsen bzw. Schleifen sind als Herstellungsverfahren ebenfalls möglich. Combinations of the above-described production methods prototyping, tumbling and milling or grinding are also possible as production methods.

Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt. It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements or method steps, just as the term "a" and "an" does not exclude multiple elements and steps.

Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird. The reference numerals used are for convenience of reference only and are not to be considered as limiting, the scope of the invention being indicated by the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101101: gelenktes Rad steered wheel
102102: Wirkeinrichtung acting means
103103: Lenkgetriebe steering gear
104104: Abtriebswelle output shaft
105105: Lenkhebelarm Lenkhebelarm
106106: Spurstange tie rod
107107: Achshebelarm Achshebelarm
203203: Lenkgetriebe steering gear
204204: Abtriebswelle output shaft
207207: Antriebsmotor drive motor
208208: Servogetriebe Servogetriebe
209209: Kopplungspunkt coupling point
211211: Lenkrad steering wheel
212212: Lenkradwelle steering wheel shaft
303303: Lenkgetriebe steering gear
304304: Abtriebswelle output shaft
307307: Antriebsmotor drive motor
308308: Servogetriebe Servogetriebe
311311: Lenkrad steering wheel
312312: Lenkradwelle steering wheel shaft
313313: Antriebsritzel pinion
314314: Tellerrad crown
315315: Zähne teeth
403403: Lenkgetriebe steering gear
404404: Abtriebswelle output shaft
407407: Antriebsmotor drive motor
408408: Servogetriebe Servogetriebe
411411: Lenkrad steering wheel
412412: Lenkradwelle steering wheel shaft
413413: Antriebsritzel pinion
414414: Tellerrad crown
415415: Zähne teeth
bb: Zahnbreite tooth width
δL.delta..sub.L: Lenkradwinkel steering wheel angle
δA.DELTA.a: Abtriebswellenwinkel Output shaft angle

Claims

Steering system for a commercial vehicle, comprising a steering gear ( 103 . 203 . 303 . 403 ) and an electric drive motor ( 207 . 307 . 407 ) for generating a drive torque and a drive torque reducing the servo gear ( 208 . 308 . 408 ), characterized in that a transmission ratio (i) formed from the quotient of a steering wheel shaft angle (δL) and a output shaft angle (δA) above the steering wheel shaft angle (δL) varies between 5 and 30, in particular between 10 and 25.

Steering system according to claim 1, characterized in that the steering gear ( 403 ) is formed from a hypoid gear.

Steering system according to claim 1, characterized in that the steering gear ( 303 ) is formed from a bevel gear.

Steering system according to claim 1, characterized in that the steering gear ( 203 ) is formed of a ball screw and a segment shaft toothing.

Steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the variable transmission ratio (i) by two intermeshing toothed partners ( 313 . 314 . 413 . 414 ) is formed.

Steering system according to claim 5, characterized in that a toothing partner ( 313 . 314 . 413 . 414 ) is constant and the other is variably interlocked.

Steering system according to claim 5, characterized in that the geometric toothing sizes normal pressure angle, modulus and helix angle vary simultaneously.

Steering system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Gear ratio (i) is higher in a central area than in an outdoor area.

Steering system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the transmission ratio (i) is lower in a central area than in an outdoor area.

Steering system according to one of the preceding claims, characterized in that a normal pressure angle, a module and a helix angle of at least one toothing partner ( 313 . 314 . 413 . 414 ) in the steering gear ( 103 . 203 . 303 . 403 ) according to a variable tooth width (b), from which the variable gear ratio (i) results, also change.